JP2015044145A - Honeycomb catalyst and exhaust gas purification device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a honeycomb catalyst which is excellent in NOx purification performance and is capable of suppressing breakage of a honeycomb unit during the use of an exhaust gas purification device.SOLUTION: There is provided a honeycomb catalyst having a honeycomb unit in which a plurality of through-holes are provided side by side in a longitudinal direction while being separated by partition walls, wherein the honeycomb unit includes first zeolite, second zeolite and an inorganic binder, the first zeolite is an aluminosilicate having a CHA structure and the composition ratio Si/Al is 15 to 50, the second zeolite is a silicoaluminophosphate and the composition ratio Si/(Si+Al+P) is 0.1 to 0.25 and the volume ratio between the first zeolite and the second zeolite (the first zeolite:the second zeolite) is 75:25 to 90:10.

Description

本発明は、ハニカム触媒及び排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to a honeycomb catalyst and an exhaust gas purification device.

従来、自動車の排ガスを浄化するシステムの1つとして、アンモニアを用いて、NOxを窒素と水に還元するSCR(Selective Catalytic Reduction)システムが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an SCR (Selective Catalytic Reduction) system that uses ammonia to reduce NOx to nitrogen and water is known as one of systems for purifying automobile exhaust gas.

また、SCRシステムに用いる触媒担体として、ゼオライトを含む組成物をハニカム状に成形したものが知られている。 Further, a catalyst carrier used in the SCR system is known in which a composition containing zeolite is formed into a honeycomb shape.

例えば、特許文献1には、ハニカムユニットが第1のゼオライトと第2のゼオライトと無機バインダとを含み、第1のゼオライトがβ型ゼオライト及び/又はZSM−5型ゼオライトであるとともに、第2のゼオライトがSAPO等のリン酸塩系ゼオライトであるハニカム構造体が開示されている。特許文献1に記載のハニカム構造体では、β型ゼオライト等の第1のゼオライトがSAPO等の第2のゼオライトの周囲に存在することにより、第2のゼオライトが水を吸着又は脱離して、ハニカムユニットが膨張又は収縮することを緩和している。 For example, in Patent Document 1, the honeycomb unit includes a first zeolite, a second zeolite, and an inorganic binder, and the first zeolite is a β-type zeolite and / or a ZSM-5-type zeolite, A honeycomb structure in which the zeolite is a phosphate zeolite such as SAPO is disclosed. In the honeycomb structure described in Patent Document 1, since the first zeolite such as β-type zeolite is present around the second zeolite such as SAPO, the second zeolite adsorbs or desorbs water, and the honeycomb Mitigating the expansion or contraction of the unit.

一方、特許文献2には、SCRシステムに用いるゼオライト触媒として、銅イオンでイオン交換されたCHA構造を有するゼオライトが開示されている。特許文献2に記載のゼオライト触媒は、熱水により熟成(老化:aging)させた後のNOxの浄化性能が高いとされている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a zeolite having a CHA structure ion-exchanged with copper ions as a zeolite catalyst used in an SCR system. The zeolite catalyst described in Patent Document 2 is considered to have high NOx purification performance after aging (aging) with hot water.

国際公開第2011/061835号International Publication No. 2011/061835 米国特許第7,601,662号明細書US Pat. No. 7,601,662

本発明者らは、NOxの浄化性能に優れたハニカム触媒を得るため、特許文献2に記載されているようなCHA構造を有するゼオライト(以下、CHA型ゼオライトとも記載する)を含む組成物をハニカム状に成形することを考えた。 In order to obtain a honeycomb catalyst excellent in NOx purification performance, the present inventors have prepared a honeycomb containing a composition containing a zeolite having a CHA structure as described in Patent Document 2 (hereinafter also referred to as CHA-type zeolite). It was considered to form into a shape.

しかしながら、CHA型ゼオライトを含むハニカムユニットを用いてハニカム触媒を作製し、該ハニカム触媒を備える排ガス浄化装置を車載した場合、使用中にハニカムユニットにクラックが発生し、ハニカムユニットが破損してしまうという問題が生じることが判明した。 However, when a honeycomb catalyst is produced using a honeycomb unit containing CHA-type zeolite and an exhaust gas purification device equipped with the honeycomb catalyst is mounted on a vehicle, the honeycomb unit is cracked during use, and the honeycomb unit is damaged. It turns out that a problem arises.

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、NOxの浄化性能に優れ、排ガス浄化装置の使用中におけるハニカムユニットの破損を抑制することが可能なハニカム触媒及び排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and provides a honeycomb catalyst and an exhaust gas purification device that are excellent in NOx purification performance and can suppress damage to the honeycomb unit during use of the exhaust gas purification device. The purpose is to provide.

本発明者らは、排ガス浄化装置の使用中にハニカムユニットが破損する原因について検討した。その結果、本発明者らは、CHA型ゼオライト粒子の吸水による膨張ならびにハニカムユニットの気孔中に水が入り込む際の毛細管応力によって、ハニカムユニットが破損することを突き止めた。 The present inventors have examined the cause of the honeycomb unit being damaged during the use of the exhaust gas purification apparatus. As a result, the present inventors have found that the honeycomb unit is damaged by expansion of the CHA-type zeolite particles due to water absorption and capillary stress when water enters the pores of the honeycomb unit.

このような検討結果を踏まえて、本発明者らは、CHAとSAPOとを混成してハニカムユニットを形成することによって、充分なNOxの浄化性能を有し、かつ、排ガス浄化装置の使用中に破損しにくいハニカムユニットとすることができることを見出し、本発明を完成した。 Based on such examination results, the present inventors have sufficient NOx purification performance by mixing CHA and SAPO to form a honeycomb unit, and while using the exhaust gas purification device. The present inventors have found that a honeycomb unit that is not easily damaged can be obtained.

すなわち、本発明のハニカム触媒は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを備えたハニカム触媒であって、上記ハニカムユニットは、第1のゼオライトと第2のゼオライトと無機バインダとを含み、上記第1のゼオライトは、CHA構造を有するアルミノケイ酸塩で、その組成比Si/Alが15〜50であり、上記第2のゼオライトは、シリコアルミノリン酸塩で、その組成比Si/(Si+Al+P)が0.1〜0.25であり、上記第1のゼオライト及び上記第2のゼオライトの体積比(第1のゼオライト:第2のゼオライト)が、75:25〜90:10であることを特徴とする。 That is, the honeycomb catalyst of the present invention is a honeycomb catalyst including a honeycomb unit in which a plurality of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls therebetween, and the honeycomb unit includes the first zeolite and the second zeolite. And the first zeolite is an aluminosilicate having a CHA structure, the composition ratio Si / Al is 15 to 50, and the second zeolite is a silicoaluminophosphate, The composition ratio Si / (Si + Al + P) is 0.1-0.25, and the volume ratio of the first zeolite and the second zeolite (first zeolite: second zeolite) is 75:25. 90:10.

本発明のハニカム触媒においては、第1のゼオライトであるCHA構造を有するアルミノケイ酸塩(以下、CHAとも記載する)を主原料としたハニカムユニットにすることによって、NOxの浄化性能を向上させることができる。また、CHAと第2のゼオライトであるシリコアルミノリン酸塩(以下、SAPOとも記載する)とを混成してハニカムユニットを形成することによって、ハニカムユニット全体としての吸水及び脱水時の応力を緩和させることができる。CHAの体積比が90を超えると、吸脱水変位によりハニカムユニットが破損することがあり、また、CHAの熱膨張係数が−4.5×10−6/K以下であるため、熱応力によりハニカムユニットが破損することがある。CHAの体積比が75未満であると、相対的にSAPOの量が多く、吸水時の収縮及び脱水時の膨張による応力によって、同様にハニカムユニットが破損することがある。 In the honeycomb catalyst of the present invention, it is possible to improve the NOx purification performance by using a honeycomb unit having a main raw material of an aluminosilicate having a CHA structure (hereinafter also referred to as CHA) which is the first zeolite. it can. Further, by mixing CHA and silicoaluminophosphate (hereinafter also referred to as SAPO), which is the second zeolite, to form a honeycomb unit, the entire honeycomb unit is relieved of water absorption and dehydration stress. be able to. When the volume ratio of CHA exceeds 90, the honeycomb unit may be damaged due to absorption / dehydration displacement, and since the thermal expansion coefficient of CHA is −4.5 × 10 −6 / K or less, The unit may be damaged. When the volume ratio of CHA is less than 75, the amount of SAPO is relatively large, and the honeycomb unit may be similarly damaged due to the stress caused by shrinkage during water absorption and expansion during dehydration.

以上を踏まえ、CHA及びSAPOの体積比を75:25〜90:10とすることにより、NOxの浄化性能に優れ、排ガス浄化装置の使用中におけるハニカムユニットの破損(吸水/脱水及び熱応力による破損)を抑制することが可能なハニカム触媒とすることができる。 Based on the above, by setting the volume ratio of CHA and SAPO to 75:25 to 90:10, the NOx purification performance is excellent, and the honeycomb unit is damaged during use of the exhaust gas purification device (damage due to water absorption / dehydration and thermal stress). ) Can be suppressed.

上記第1のゼオライトの平均粒子径は、0.1〜2.0μmであることが望ましい。第1のゼオライトの平均粒子径が0.1〜2.0μmであると、ハニカムユニットの気孔径を大きくすることができ、吸水時の毛細管応力を低減し、さらにガス拡散によるNOx浄化性能の向上が可能となる。 The average particle size of the first zeolite is preferably 0.1 to 2.0 μm. When the average particle size of the first zeolite is 0.1 to 2.0 μm, the pore size of the honeycomb unit can be increased, the capillary stress during water absorption is reduced, and further the NOx purification performance is improved by gas diffusion. Is possible.

上記第2のゼオライトの平均粒子径は、上記第1のゼオライトの平均粒子径の1/5〜50倍であることが望ましい。ハニカムユニットの気孔径を調整することが可能となる。 The average particle size of the second zeolite is preferably 1/5 to 50 times the average particle size of the first zeolite. It becomes possible to adjust the pore diameter of the honeycomb unit.

上記第1のゼオライト及び/又は上記第2のゼオライトは、銅イオンでイオン交換されていることが望ましい。NOxの浄化性能を向上させることができる。 The first zeolite and / or the second zeolite are preferably ion-exchanged with copper ions. The NOx purification performance can be improved.

上記ハニカムユニットは、上記銅イオンを上記ハニカムユニットの見掛けの体積当たり5.5〜7.5g/L含有することが望ましい。排ガス温度が低温の時のNOx浄化性能を高くしつつ、高温の時のアンモニア酸化によるNOx浄化性能の低下を防ぐことができるため、全温度域に渡って、高いNOx浄化性能を示す。 The honeycomb unit preferably contains the copper ions in an amount of 5.5 to 7.5 g / L per apparent volume of the honeycomb unit. Since the NOx purification performance when the exhaust gas temperature is low can be increased and the decrease in the NOx purification performance due to ammonia oxidation at a high temperature can be prevented, high NOx purification performance is exhibited over the entire temperature range.

上記ハニカムユニットは、上記第1のゼオライトを上記ハニカムユニットの見掛けの体積当たり150〜250g/L含有することが望ましい。排ガス温度が低温の時のNOx浄化性能を高くしつつ、高温の時のアンモニア酸化によるNOx浄化性能の低下を防ぐことができるため、全温度域に渡って、高いNOx浄化性能を示す。 The honeycomb unit preferably contains the first zeolite at 150 to 250 g / L per apparent volume of the honeycomb unit. Since the NOx purification performance when the exhaust gas temperature is low can be increased and the decrease in the NOx purification performance due to ammonia oxidation at a high temperature can be prevented, high NOx purification performance is exhibited over the entire temperature range.

上記ハニカムユニットは、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含むことが望ましい。ハニカム触媒の強度を向上させることができる。 The honeycomb unit preferably further includes one or more selected from the group consisting of inorganic fibers, scale-like substances, tetrapot-like substances, and three-dimensional needle-like substances. The strength of the honeycomb catalyst can be improved.

また、本発明の排ガス浄化装置は、本発明のハニカム触媒を備えることを特徴とする。 Moreover, the exhaust gas purification apparatus of the present invention includes the honeycomb catalyst of the present invention.

本発明によれば、NOxの浄化性能に優れ、排ガス浄化装置の使用中におけるハニカムユニットの破損を抑制することが可能なハニカム触媒及び排ガス浄化装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a honeycomb catalyst and an exhaust gas purification device that are excellent in NOx purification performance and can suppress damage to the honeycomb unit during use of the exhaust gas purification device.

本発明のハニカム触媒の一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically an example of the honeycomb catalyst of this invention. 本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the exhaust gas purification apparatus of this invention. 本発明のハニカム触媒の別の一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically another example of the honeycomb catalyst of this invention. 図3に示すハニカム触媒を構成するハニカムユニットの一例を模式的に示す斜視図である。Fig. 4 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb unit constituting the honeycomb catalyst shown in Fig. 3. 実施例及び比較例で作製したハニカムユニットにおける温度に対する熱膨張係数の変化率を示すグラフである。It is a graph which shows the change rate of the thermal expansion coefficient with respect to temperature in the honeycomb unit produced in the Example and the comparative example.

以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。 Hereinafter, the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the present invention.

本発明のハニカム触媒は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを備えたハニカム触媒であって、上記ハニカムユニットは、第1のゼオライトと第2のゼオライトと無機バインダとを含み、上記第1のゼオライトは、CHA構造を有するアルミノケイ酸塩で、その組成比Si/Alが15〜50であり、上記第2のゼオライトは、シリコアルミノリン酸塩で、その組成比Si/(Si+Al+P)が0.1〜0.25であり、上記第1のゼオライト及び上記第2のゼオライトの体積比(第1のゼオライト:第2のゼオライト)が、75:25〜90:10であることを特徴とする。 The honeycomb catalyst of the present invention is a honeycomb catalyst including a honeycomb unit in which a plurality of through holes are arranged in parallel in a longitudinal direction with partition walls, and the honeycomb unit includes a first zeolite, a second zeolite, and an inorganic catalyst. The first zeolite is an aluminosilicate having a CHA structure, the composition ratio Si / Al is 15 to 50, and the second zeolite is a silicoaluminophosphate, the composition of which is The ratio Si / (Si + Al + P) is 0.1 to 0.25, and the volume ratio of the first zeolite to the second zeolite (first zeolite: second zeolite) is 75:25 to 90: 10 is a feature.

図1に、本発明のハニカム触媒の一例を示す。図1に示すハニカム触媒10は、複数の貫通孔11aが隔壁11bを隔てて長手方向に並設された単一のハニカムユニット11を備えており、ハニカムユニット11の外周面には外周コート層12が形成されている。また、ハニカムユニット11は、第1のゼオライトと第2のゼオライトと無機バインダとを含んでいる。 FIG. 1 shows an example of the honeycomb catalyst of the present invention. A honeycomb catalyst 10 shown in FIG. 1 includes a single honeycomb unit 11 in which a plurality of through-holes 11a are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall 11b therebetween, and an outer peripheral coating layer 12 is provided on the outer peripheral surface of the honeycomb unit 11. Is formed. The honeycomb unit 11 includes a first zeolite, a second zeolite, and an inorganic binder.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに含まれる第1のゼオライトは、CHA構造を有するアルミノケイ酸塩(CHA)である。なお、CHA構造とは、国際ゼオライト学会(International Zeolite Association:IZA)が定めるゼオライトの構造を規定するコードでCHA構造のものを示している。これは、天然に産出するチャバサイト(chabazite)と同等の結晶構造を有するゼオライトである。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the first zeolite contained in the honeycomb unit is an aluminosilicate (CHA) having a CHA structure. The CHA structure is a code that defines the structure of the zeolite defined by the International Zeolite Association (IZA) and indicates the CHA structure. This is a zeolite having a crystal structure equivalent to that of naturally occurring chabazite.

CHAの組成比Si/Alは、15〜50であり、20〜40であることが望ましく、25〜35であることがより望ましい。当該組成比が15未満であると、Alが多くなり、熱劣化しやすくなる。一方、当該組成比が50を超えると、ゼオライトの酸点が少なくなり、NOxの浄化性能が低下することがある。 The CHA composition ratio Si / Al is 15 to 50, preferably 20 to 40, and more preferably 25 to 35. When the composition ratio is less than 15, Al is increased and thermal deterioration is likely to occur. On the other hand, if the composition ratio exceeds 50, the acid sites of the zeolite may decrease and the NOx purification performance may decrease.

CHAの平均粒子径は、0.1〜2.0μmであることが望ましく、0.3〜1.8μmであることがより望ましく、0.7〜1.7μmであることがさらに望ましい。CHAの平均粒子径が0.1〜2.0μmであると、ハニカムユニットの気孔径を大きくすることができ、吸水時の毛細管応力を低減し、さらにガス拡散によるNOx浄化性能の向上が可能となる。
なお、CHAの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した一次粒子の平均粒子径である。
The average particle diameter of CHA is desirably 0.1 to 2.0 μm, more desirably 0.3 to 1.8 μm, and further desirably 0.7 to 1.7 μm. When the average particle diameter of CHA is 0.1 to 2.0 μm, the pore diameter of the honeycomb unit can be increased, the capillary stress at the time of water absorption can be reduced, and further the NOx purification performance by gas diffusion can be improved. Become.
The average particle size of CHA is the average particle size of primary particles measured using a scanning electron microscope (SEM).

CHAの比表面積は、結晶構造の観点から、500〜650m/gであることが望ましく、550〜630m/gであることがより望ましい。 The specific surface area of CHA is preferably 500 to 650 m 2 / g and more preferably 550 to 630 m 2 / g from the viewpoint of the crystal structure.

ハニカムユニット中のCHAの含有量は、40〜75体積%であることが望ましく、45〜70体積%であることがより望ましく、50〜65体積%であることがさらに望ましい。CHAの含有量が40体積%未満であると、NOxの浄化性能が低下する。一方、CHAの含有量が75体積%を超えると、吸脱水又は熱応力によってハニカムユニットが破損しやすくなる。 The CHA content in the honeycomb unit is preferably 40 to 75% by volume, more preferably 45 to 70% by volume, and still more preferably 50 to 65% by volume. When the CHA content is less than 40% by volume, the NOx purification performance is lowered. On the other hand, if the CHA content exceeds 75% by volume, the honeycomb unit is likely to be damaged by absorption / dehydration or thermal stress.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに含まれる第2のゼオライトは、シリコアルミノリン酸塩(SAPO)である。なお、ゼオライトは、狭義にはアルミノケイ酸塩のことであるが、広義にはシリコアルミノリン酸塩(SAPO)も含んでおり、本発明においては広義の方を採用している。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the second zeolite contained in the honeycomb unit is silicoaluminophosphate (SAPO). Zeolite is an aluminosilicate in a narrow sense, but also includes silicoaluminophosphate (SAPO) in a broad sense, and the broad sense is adopted in the present invention.

SAPOの組成比Si/(Si+Al+P)は、0.1〜0.25であり、0.1〜0.23であることが望ましく、0.12〜0.20であることがより望ましい。当該組成比が0.1未満であると、銅イオン交換サイトが少なく、NOx浄化性能が低下する。一方、当該組成比が0.25を超えると、構造欠陥が増加し、NOx浄化性能が低下する。 The composition ratio Si / (Si + Al + P) of SAPO is 0.1 to 0.25, preferably 0.1 to 0.23, and more preferably 0.12 to 0.20. When the composition ratio is less than 0.1, there are few copper ion exchange sites, and the NOx purification performance decreases. On the other hand, if the composition ratio exceeds 0.25, structural defects increase and NOx purification performance decreases.

SAPOとしては、特に限定されないが、SAPO−5、SAPO−11、SAPO−34等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、SAPO−34が望ましい。 Although it does not specifically limit as SAPO, SAPO-5, SAPO-11, SAPO-34 etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, SAPO-34 is preferable.

SAPOの平均粒子径は、CHAの平均粒子径の1/5〜50倍であることが望ましく、1/3〜30倍であることがより望ましい。ハニカムユニットの気孔径を調整することが可能となるためである。
なお、SAPOの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した一次粒子の平均粒子径である。
The average particle diameter of SAPO is preferably 1/5 to 50 times, more preferably 1/3 to 30 times the average particle diameter of CHA. This is because the pore diameter of the honeycomb unit can be adjusted.
The average particle size of SAPO is the average particle size of primary particles measured using a scanning electron microscope (SEM).

例えば、CHAの平均粒子径が0.1μmである場合、SAPOの平均粒子径が0.1〜3.0μmであることが望ましく、CHAの平均粒子径が1.5μmである場合、SAPOの平均粒子径が0.5〜5.0μmであることが望ましい。 For example, when the average particle diameter of CHA is 0.1 μm, the average particle diameter of SAPO is preferably 0.1 to 3.0 μm, and when the average particle diameter of CHA is 1.5 μm, the average SAPO The particle diameter is desirably 0.5 to 5.0 μm.

SAPOの比表面積は、結晶構造の観点から、200〜500m/gであることが望ましく、220〜450m/gであることがより望ましい。 The specific surface area of SAPO is preferably 200 to 500 m 2 / g and more preferably 220 to 450 m 2 / g from the viewpoint of the crystal structure.

ハニカムユニット中のSAPOの含有量は、5〜25体積%であることが望ましく、8〜20体積%であることがより望ましい。SAPOの含有量が5体積%未満であると、CHAが多すぎるため、吸脱水又は熱応力によってハニカムユニットが破損しやすくなる。一方、SAPOの含有量が25体積%を超えると、CHAの含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。また、吸脱水によってハニカムユニットが破損しやすくなる。 The SAPO content in the honeycomb unit is desirably 5 to 25% by volume, and more desirably 8 to 20% by volume. If the SAPO content is less than 5% by volume, the amount of CHA is too much, so that the honeycomb unit is likely to be damaged by absorption / desorption or thermal stress. On the other hand, if the SAPO content exceeds 25% by volume, the CHA content decreases and the NOx purification performance decreases. Further, the honeycomb unit is liable to be damaged by absorption and dehydration.

本発明のハニカム触媒においては、第1のゼオライト及び第2のゼオライトの体積比(CHA:SAPO)が、75:25〜90:10であり、望ましくは78:22〜88:12であり、より望ましくは80:20〜85:15である。CHA及びSAPOの体積比を75:25〜90:10とすることにより、NOxの浄化性能に優れ、排ガス浄化装置の使用中におけるハニカムユニットの破損(吸水/脱水及び熱応力による破損)を抑制することが可能なハニカム触媒とすることができる。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the volume ratio (CHA: SAPO) of the first zeolite and the second zeolite is 75:25 to 90:10, desirably 78:22 to 88:12, Desirably, it is 80: 20-85: 15. By setting the volume ratio of CHA and SAPO to 75:25 to 90:10, the NOx purification performance is excellent, and damage to the honeycomb unit (damage due to water absorption / dehydration and thermal stress) during use of the exhaust gas purification device is suppressed. The honeycomb catalyst can be made.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、本発明の効果を損なわない範囲内で、CHA及びSAPO以外のゼオライトを含んでいてもよい。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the honeycomb unit may contain zeolite other than CHA and SAPO within a range not impairing the effects of the present invention.

本発明のハニカム触媒においては、第1のゼオライト(CHA)及び/又は第2のゼオライト(SAPO)が銅イオンでイオン交換されていることが望ましく、少なくとも第1のゼオライトが銅イオンでイオン交換されていることがより望ましく、第1のゼオライト及び第2のゼオライトが銅イオンでイオン交換されていることがさらに望ましい。この場合、ハニカムユニットは、銅イオンをハニカムユニットの見掛けの体積当たり5.5〜7.5g/L含有することが望ましく、6.0〜7.5g/L含有することがより望ましい。排ガス温度が低温の時のNOx浄化性能を高くしつつ、高温の時のアンモニア酸化によるNOx浄化性能の低下を防ぐことができるため、全温度域に渡って、高いNOx浄化性能を示す。 In the honeycomb catalyst of the present invention, it is desirable that the first zeolite (CHA) and / or the second zeolite (SAPO) is ion-exchanged with copper ions, and at least the first zeolite is ion-exchanged with copper ions. More desirably, the first zeolite and the second zeolite are more preferably ion-exchanged with copper ions. In this case, the honeycomb unit preferably contains copper ions at 5.5 to 7.5 g / L and more preferably 6.0 to 7.5 g / L per apparent volume of the honeycomb unit. Since the NOx purification performance when the exhaust gas temperature is low can be increased and the decrease in the NOx purification performance due to ammonia oxidation at a high temperature can be prevented, high NOx purification performance is exhibited over the entire temperature range.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、第1のゼオライト(CHA)をハニカムユニットの見掛けの体積当たり150〜250g/L含有することが望ましく、180〜230g/L含有することがより望ましい。排ガス温度が低温の時のNOx浄化性能を高くしつつ、高温の時のアンモニア酸化によるNOx浄化性能の低下を防ぐことができるため、全温度域に渡って、高いNOx浄化性能を示す。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the honeycomb unit preferably contains 150 to 250 g / L, more preferably 180 to 230 g / L of the first zeolite (CHA) per apparent volume of the honeycomb unit. Since the NOx purification performance when the exhaust gas temperature is low can be increased and the decrease in the NOx purification performance due to ammonia oxidation at a high temperature can be prevented, high NOx purification performance is exhibited over the entire temperature range.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに含まれる無機バインダとしては、特に限定されないが、ハニカム触媒としての強度を保つという観点から、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイト、ベーマイト等に含まれる固形分が好適なものとして挙げられ、二種以上併用してもよい。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the inorganic binder contained in the honeycomb unit is not particularly limited, but is contained in alumina sol, silica sol, titania sol, water glass, sepiolite, attapulgite, boehmite, etc. from the viewpoint of maintaining strength as a honeycomb catalyst. The solid content is suitable, and two or more kinds may be used in combination.

ハニカムユニット中の無機バインダの含有量は、3〜30体積%であることが望ましく、5〜20体積%であることがより望ましい。無機バインダの含有量が3体積%未満であると、ハニカムユニットの強度が低下する。一方、無機バインダの含有量が30体積%を超えると、ハニカムユニット中のゼオライトの含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。 The content of the inorganic binder in the honeycomb unit is desirably 3 to 30% by volume, and more desirably 5 to 20% by volume. When the content of the inorganic binder is less than 3% by volume, the strength of the honeycomb unit is lowered. On the other hand, when the content of the inorganic binder exceeds 30% by volume, the content of zeolite in the honeycomb unit is lowered, and the NOx purification performance is lowered.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、強度を向上させるために、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含むことが望ましい。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the honeycomb unit preferably further includes at least one selected from the group consisting of inorganic fibers, scale-like substances, tetrapot-like substances, and three-dimensional needle-like substances in order to improve strength. .

ハニカムユニットに含まれる無機繊維は、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム及びホウ酸アルミニウムからなる群より選択される一種以上からなることが望ましい。ハニカムユニットに含まれる鱗片状物質は、ガラス、白雲母、アルミナ及びシリカからなる群より選択される一種以上からなることが望ましい。ハニカムユニットに含まれるテトラポット状物質は、酸化亜鉛からなることが望ましい。ハニカムユニットに含まれる三次元針状物質は、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム及びベーマイトからなる群より選択される一種以上からなることが望ましい。いずれも耐熱性が高く、SCRシステムにおける触媒担体として使用した時でも、溶損などがなく、補強材としての効果を持続することができるためである。 The inorganic fiber contained in the honeycomb unit is desirably composed of one or more selected from the group consisting of alumina, silica, silicon carbide, silica alumina, glass, potassium titanate, and aluminum borate. The scaly substance contained in the honeycomb unit is preferably made of one or more selected from the group consisting of glass, muscovite, alumina, and silica. The tetrapot-like substance contained in the honeycomb unit is preferably made of zinc oxide. The three-dimensional acicular substance contained in the honeycomb unit is desirably composed of one or more selected from the group consisting of alumina, silica, silicon carbide, silica alumina, glass, potassium titanate, aluminum borate and boehmite. This is because all of them have high heat resistance, and even when used as a catalyst carrier in an SCR system, there is no melting damage and the effect as a reinforcing material can be maintained.

ハニカムユニットに含まれる無機繊維のアスペクト比は、2〜300であることが望ましく、5〜200がより望ましく、10〜100がさらに望ましい。無機繊維のアスペクト比が2未満であると、ハニカムユニットの強度を向上させる効果が小さくなる。一方、無機繊維のアスペクト比が300を超えると、ハニカムユニットを押出成形する際に金型に目詰まり等が発生したり、無機繊維が折れて、ハニカムユニットの強度を向上させる効果が小さくなったりする。 The aspect ratio of the inorganic fibers contained in the honeycomb unit is desirably 2 to 300, more desirably 5 to 200, and further desirably 10 to 100. When the aspect ratio of the inorganic fiber is less than 2, the effect of improving the strength of the honeycomb unit is reduced. On the other hand, when the aspect ratio of the inorganic fibers exceeds 300, clogging or the like occurs in the mold when the honeycomb unit is extruded, or the inorganic fibers break and the effect of improving the strength of the honeycomb unit is reduced. To do.

鱗片状物質は、平たい物質を意味し、厚さが0.2〜5.0μmであることが望ましく、最大長さが10〜160μmであることが望ましく、厚さに対する最大長さの比が3〜250であることが望ましい。 The scaly substance means a flat substance, desirably having a thickness of 0.2 to 5.0 μm, desirably having a maximum length of 10 to 160 μm, and having a ratio of the maximum length to the thickness of 3 It is desirable to be ~ 250.

テトラポット状物質は、針状部が三次元に延びている物質を意味し、針状部の平均針状長さが5〜30μmであることが望ましく、針状部の平均径が0.5〜5.0μmであることが望ましい。 The tetrapot-like substance means a substance in which the needle-like portion extends three-dimensionally. The average needle-like length of the needle-like portion is desirably 5 to 30 μm, and the average diameter of the needle-like portion is 0.5. It is desirable that it is -5.0 micrometers.

三次元針状物質は、針状部同士がそれぞれの針状部の中央付近でガラス等の無機化合物により結合されている物質を意味し、針状部の平均針状長さが5〜30μmであることが望ましく、針状部の平均径が0.5〜5.0μmであることが望ましい。 The three-dimensional acicular substance means a substance in which the acicular parts are bonded by an inorganic compound such as glass near the center of each acicular part, and the average acicular length of the acicular parts is 5 to 30 μm. It is desirable that the average diameter of the needle-shaped part is 0.5 to 5.0 μm.

また、三次元針状物質は、複数の針状部が三次元に連なっていてもよく、針状部の直径が0.1〜5.0μmであることが望ましく、長さが0.3〜30.0μmであることが望ましく、直径に対する長さの比が1.4〜50.0であることが望ましい。 The three-dimensional acicular substance may have a plurality of acicular portions that are three-dimensionally connected, and preferably has a diameter of 0.1 to 5.0 μm and a length of 0.3 to 5.0 μm. 30.0 μm is desirable, and the ratio of length to diameter is desirably 1.4 to 50.0.

ハニカムユニット中の無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質の含有量は、3〜50体積%であることが望ましく、3〜30体積%であることがより望ましく、5〜20体積%であることがさらに望ましい。上記含有量が3体積%未満であると、ハニカムユニットの強度を向上させる効果が小さくなる。一方、上記含有量が50体積%を超えると、ハニカムユニット中のゼオライトの含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。 The content of inorganic fiber, scale-like substance, tetrapot-like substance and three-dimensional needle-like substance in the honeycomb unit is preferably 3 to 50% by volume, more preferably 3 to 30% by volume. More desirably, it is ˜20% by volume. When the content is less than 3% by volume, the effect of improving the strength of the honeycomb unit is reduced. On the other hand, when the content exceeds 50% by volume, the content of zeolite in the honeycomb unit decreases, and the NOx purification performance decreases.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットは、ハニカムユニットの気孔径を調整するために、無機粒子をさらに含んでいてもよい。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the honeycomb unit may further contain inorganic particles in order to adjust the pore diameter of the honeycomb unit.

ハニカムユニットに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、セリア、マグネシア等の粒子が挙げられる。これらは二種以上併用してもよい。無機粒子は、アルミナ、チタニア及びジルコニアからなる群より選択される一種以上の粒子であることが望ましく、アルミナ、チタニア及びジルコニアのいずれか一種の粒子であることがより望ましい。 The inorganic particles contained in the honeycomb unit are not particularly limited, and examples thereof include particles such as alumina, titania, zirconia, silica, ceria, and magnesia. Two or more of these may be used in combination. The inorganic particles are preferably one or more particles selected from the group consisting of alumina, titania and zirconia, and more preferably any one of alumina, titania and zirconia.

無機粒子の平均粒子径は、0.1〜5.0μmであることが望ましく、0.3〜4.5μmであることがより望ましく、0.5〜4.0μmであることがさらに望ましい。無機粒子の平均粒子径が0.1〜5.0μmであると、ハニカムユニットの気孔径を調整することが可能となる。
なお、無機粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布(体積基準)における積算値50%での粒径(Dv50)である。
The average particle size of the inorganic particles is desirably 0.1 to 5.0 μm, more desirably 0.3 to 4.5 μm, and further desirably 0.5 to 4.0 μm. When the average particle size of the inorganic particles is 0.1 to 5.0 μm, the pore size of the honeycomb unit can be adjusted.
The average particle size of the inorganic particles is the particle size (Dv50) at an integrated value of 50% in the particle size distribution (volume basis) obtained by the laser diffraction / scattering method.

ハニカムユニット中の無機粒子の含有量は、5〜20体積%であることが望ましく、5〜15体積%であることがより望ましい。 The content of inorganic particles in the honeycomb unit is preferably 5 to 20% by volume, and more preferably 5 to 15% by volume.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの気孔率は、40〜70%であることが望ましい。ハニカムユニットの気孔率が40%未満であると、ハニカムユニットの隔壁の内部まで排ガスが侵入しにくくなって、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。一方、ハニカムユニットの気孔率が70%を超えると、ハニカムユニットの強度が不十分となる。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the porosity of the honeycomb unit is preferably 40 to 70%. When the porosity of the honeycomb unit is less than 40%, the exhaust gas hardly enters the partition walls of the honeycomb unit, and the zeolite is not effectively used for the purification of NOx. On the other hand, when the porosity of the honeycomb unit exceeds 70%, the strength of the honeycomb unit becomes insufficient.

なお、ハニカムユニットの気孔率は、アルキメデス法にて測定することができる。 The porosity of the honeycomb unit can be measured by Archimedes method.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の開口率は、50〜75%であることが望ましい。ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の開口率が50%未満であると、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。一方、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の開口率が75%を超えると、ハニカムユニットの強度が不十分となる。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the opening ratio of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit is preferably 50 to 75%. If the opening ratio of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit is less than 50%, zeolite is not effectively used for NOx purification. On the other hand, when the opening ratio of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit exceeds 75%, the strength of the honeycomb unit becomes insufficient.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度は、31〜155個/cmであることが望ましい。ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度が31個/cm未満であると、ゼオライトと排ガスが接触しにくくなって、NOxの浄化性能が低下する。一方、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度が155個/cmを超えると、ハニカム触媒の圧力損失が増大する。 In the honeycomb catalyst of the present invention, it is desirable that the density of through-holes in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit is 31 to 155 holes / cm 2 . If the density of the through-holes having a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit is less than 31 / cm 2 , it becomes difficult for the zeolite and the exhaust gas to come into contact with each other, and the NOx purification performance decreases. On the other hand, when the density of the through holes in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit exceeds 155 holes / cm 2 , the pressure loss of the honeycomb catalyst increases.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットの隔壁の厚さは、0.1〜0.4mmであることが望ましく、0.1〜0.3mmであることがより望ましい。ハニカムユニットの隔壁の厚さが0.1mm未満であると、ハニカムユニットの強度が低下する。一方、ハニカムユニットの隔壁の厚さが0.4mmを超えると、ハニカムユニットの隔壁の内部まで排ガスが侵入しにくくなって、ゼオライトがNOxの浄化に有効に利用されなくなる。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the thickness of the partition walls of the honeycomb unit is desirably 0.1 to 0.4 mm, and more desirably 0.1 to 0.3 mm. When the thickness of the partition walls of the honeycomb unit is less than 0.1 mm, the strength of the honeycomb unit decreases. On the other hand, when the thickness of the partition wall of the honeycomb unit exceeds 0.4 mm, the exhaust gas hardly enters the inside of the partition wall of the honeycomb unit, and the zeolite is not effectively used for purification of NOx.

本発明のハニカム触媒において、ハニカムユニットに外周コート層が形成されている場合、外周コート層の厚さは、0.1〜2.0mmであることが望ましい。外周コート層の厚さが0.1mm未満であると、ハニカム触媒の強度を向上させる効果が不十分になる。一方、外周コート層の厚さが2.0mmを超えると、ハニカム触媒の単位体積当たりのゼオライトの含有量が低下して、NOxの浄化性能が低下する。 In the honeycomb catalyst of the present invention, when the outer peripheral coat layer is formed on the honeycomb unit, the thickness of the outer peripheral coat layer is preferably 0.1 to 2.0 mm. When the thickness of the outer peripheral coat layer is less than 0.1 mm, the effect of improving the strength of the honeycomb catalyst becomes insufficient. On the other hand, when the thickness of the outer peripheral coat layer exceeds 2.0 mm, the content of zeolite per unit volume of the honeycomb catalyst decreases, and the NOx purification performance decreases.

本発明のハニカム触媒の形状としては、円柱状に限定されず、角柱状、楕円柱状、長円柱状、丸面取りされている角柱状(例えば、丸面取りされている三角柱状)等が挙げられる。 The shape of the honeycomb catalyst of the present invention is not limited to a cylindrical shape, and examples thereof include a prismatic shape, an elliptical cylindrical shape, a long cylindrical shape, and a rounded chamfered prismatic shape (for example, a rounded chamfered triangular prism shape).

本発明のハニカム触媒において、貫通孔の形状としては、四角柱状に限定されず、三角柱状、六角柱状等が挙げられる。 In the honeycomb catalyst of the present invention, the shape of the through hole is not limited to a quadrangular prism shape, and examples thereof include a triangular prism shape and a hexagonal prism shape.

次に、図1に示すハニカム触媒10の製造方法の一例について説明する。
まず、第1のゼオライトと第2のゼオライトと無機バインダとを含み、必要に応じて、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含む原料ペーストを用いて押出成形し、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されている円柱状のハニカム成形体を作製する。
Next, an example of a method for manufacturing the honeycomb catalyst 10 shown in FIG. 1 will be described.
First, it contains a first zeolite, a second zeolite, and an inorganic binder, and if necessary, one or more selected from the group consisting of inorganic fibers, scale-like substances, tetrapot-like substances and three-dimensional needle-like substances Further, a raw material paste containing the resultant is extruded to produce a cylindrical honeycomb formed body in which a plurality of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween.

原料ペーストに含まれる無機バインダは、特に限定されないが、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイト、ベーマイト等として添加されており、二種以上併用してもよい。 The inorganic binder contained in the raw material paste is not particularly limited, but is added as alumina sol, silica sol, titania sol, water glass, sepiolite, attapulgite, boehmite, etc., and two or more kinds may be used in combination.

また、原料ペーストには、有機バインダ、分散媒、成形助剤等を、必要に応じて適宜添加してもよい。 Moreover, you may add an organic binder, a dispersion medium, a shaping | molding adjuvant, etc. to a raw material paste suitably as needed.

有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なお、有機バインダの添加量は、ゼオライト、無機粒子、無機バインダ、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質の総質量に対して、1〜10%であることが望ましい。 Although it does not specifically limit as an organic binder, Methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyethyleneglycol, a phenol resin, an epoxy resin etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. The addition amount of the organic binder is desirably 1 to 10% with respect to the total mass of zeolite, inorganic particles, inorganic binder, inorganic fiber, scale-like substance, tetrapot-like substance, and three-dimensional acicular substance. .

分散媒としては、特に限定されないが、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a dispersion medium, Alcohol, such as water, organic solvents, such as benzene, methanol, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.

成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a shaping | molding adjuvant, Ethylene glycol, dextrin, a fatty acid, fatty acid soap, a polyalcohol etc. are mentioned, You may use together 2 or more types.

さらに、原料ペーストには、必要に応じて造孔材を添加してもよい。
造孔材としては、特に限定されないが、ポリスチレン粒子、アクリル粒子、澱粉等が挙げられ、二種以上併用してもよい。これらの中では、ポリスチレン粒子が望ましい。
Furthermore, a pore former may be added to the raw material paste as necessary.
Although it does not specifically limit as a pore making material, A polystyrene particle, an acrylic particle, starch, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Of these, polystyrene particles are desirable.

CHA及び造孔材の粒子径を制御することにより、隔壁の気孔径分布を所定の範囲に制御することができる。
例えば、CHAの平均粒子径が0.1μmである場合、平均粒子径が0.1〜3μmである造孔材をCHA体積添加量に対して10〜30%添加することにより、隔壁の平均気孔径を0.05〜0.2μmとすることができる。なお、CHAの平均粒子径が1.2μmである場合には、造孔材を添加しなくてもよい。
By controlling the particle diameters of the CHA and the pore former, the pore diameter distribution of the partition walls can be controlled within a predetermined range.
For example, when the average particle diameter of CHA is 0.1 μm, by adding 10 to 30% of the pore former having an average particle diameter of 0.1 to 3 μm to the CHA volume addition amount, The pore diameter can be 0.05 to 0.2 μm. In addition, when the average particle diameter of CHA is 1.2 μm, it is not necessary to add a pore former.

また、造孔材を添加しない場合であっても、CHA及びSAPOの粒子径を制御することにより、隔壁の気孔径分布を所定の範囲に制御することができる。 Even when no pore former is added, the pore size distribution of the partition walls can be controlled within a predetermined range by controlling the particle sizes of CHA and SAPO.

原料ペーストを調製する際には、混合混練することが望ましく、ミキサー、アトライタ等を用いて混合してもよく、ニーダー等を用いて混練してもよい。 When preparing the raw material paste, it is desirable to mix and knead, and it may be mixed using a mixer, an attritor or the like, or may be kneaded using a kneader or the like.

次に、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用いて、ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を作製する。 Next, the honeycomb formed body is dried by using a dryer such as a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a vacuum dryer, a vacuum dryer, or a freeze dryer to produce a honeycomb dried body.

さらに、ハニカム乾燥体を脱脂してハニカム脱脂体を作製する。脱脂条件は、ハニカム乾燥体に含まれる有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、200〜500℃で2〜6時間であることが望ましい。 Further, the honeycomb dried body is degreased to produce a honeycomb degreased body. The degreasing conditions can be appropriately selected depending on the type and amount of organic matter contained in the dried honeycomb body, but it is desirable that the degreasing conditions be 200 to 500 ° C. for 2 to 6 hours.

次に、ハニカム脱脂体を焼成することにより、円柱状のハニカムユニット11を作製する。焼成温度は、600〜1000℃であることが望ましく、600〜800℃であることがより望ましい。焼成温度が600℃未満であると、焼結が進行せず、ハニカムユニット11の強度が低くなる。一方、焼成温度が1000℃を超えると、焼結が進行しすぎて、ゼオライトの反応サイトが減少する。 Next, the honeycomb degreased body is fired to produce a columnar honeycomb unit 11. The firing temperature is desirably 600 to 1000 ° C, and more desirably 600 to 800 ° C. When the firing temperature is less than 600 ° C., the sintering does not proceed and the strength of the honeycomb unit 11 is lowered. On the other hand, if the calcination temperature exceeds 1000 ° C., the sintering proceeds too much and the reaction sites of the zeolite decrease.

次に、円柱状のハニカムユニット11の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。 Next, the outer peripheral coat layer paste is applied to the outer peripheral surface excluding both end surfaces of the columnar honeycomb unit 11.

外周コート層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as a paste for outer periphery coating layers, The mixture of an inorganic binder and an inorganic particle, the mixture of an inorganic binder and an inorganic fiber, the mixture of an inorganic binder, an inorganic particle, and an inorganic fiber etc. are mentioned.

外周コート層用ペーストに含まれる無機バインダは、特に限定されないが、シリカゾル、アルミナゾル等として添加されており、二種以上併用してもよい。中でも、シリカゾルとして添加されていることが望ましい。 Although the inorganic binder contained in the outer periphery coating layer paste is not particularly limited, it is added as silica sol, alumina sol or the like, and two or more kinds may be used in combination. Among these, it is desirable to add as silica sol.

外周コート層用ペーストに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、ゼオライト、ユークリプタイト、アルミナ、シリカ等の酸化物粒子、炭化ケイ素等の炭化物粒子、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物粒子等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ハニカムユニットとの熱膨張係数が近いユークリプタイトの粒子が望ましい。 The inorganic particles contained in the outer coat layer paste are not particularly limited, but oxide particles such as zeolite, eucryptite, alumina and silica, carbide particles such as silicon carbide, and nitride particles such as silicon nitride and boron nitride. Etc., and two or more of them may be used in combination. Among them, eucryptite particles having a thermal expansion coefficient close to that of the honeycomb unit are desirable.

外周コート層用ペーストに含まれる無機繊維としては、特に限定されないが、シリカアルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナ繊維が望ましい。 Although it does not specifically limit as an inorganic fiber contained in the paste for outer periphery coating layers, A silica alumina fiber, a mullite fiber, an alumina fiber, a silica fiber, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, alumina fibers are preferable.

外周コート層用ペーストは、有機バインダをさらに含んでいてもよい。 The outer periphery coating layer paste may further contain an organic binder.

外周コート層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as an organic binder contained in the paste for outer periphery coating layers, Polyvinyl alcohol, methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose, etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.

外周コート層用ペーストは、酸化物系セラミックスの微小中空球体であるバルーン、造孔材等をさらに含んでいてもよい。 The outer periphery coating layer paste may further include balloons, pore formers, and the like, which are fine hollow spheres of oxide ceramics.

外周コート層用ペーストに含まれるバルーンとしては、特に限定されないが、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、ムライトバルーン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナバルーンが望ましい。 The balloon contained in the outer peripheral coat layer paste is not particularly limited, and examples thereof include alumina balloons, glass micro balloons, shirasu balloons, fly ash balloons, mullite balloons and the like, and two or more kinds may be used in combination. Among these, an alumina balloon is preferable.

外周コート層用ペーストに含まれる造孔材としては、特に限定されないが、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The pore former contained in the outer periphery coat layer paste is not particularly limited, and examples thereof include spherical acrylic particles and graphite, and two or more kinds may be used in combination.

次に、外周コート層用ペーストが塗布されたハニカムユニット11を乾燥固化し、円柱状のハニカム触媒10を作製する。このとき、外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが望ましい。脱脂条件は、有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、500℃で1時間であることが望ましい。 Next, the honeycomb unit 11 to which the outer peripheral coat layer paste is applied is dried and solidified to produce a columnar honeycomb catalyst 10. At this time, when the outer peripheral coat layer paste contains an organic binder, it is desirable to degrease. The degreasing conditions can be appropriately selected depending on the kind and amount of the organic substance, but it is desirable that the degreasing conditions be 500 ° C. for 1 hour.

なお、ハニカムユニット11又はハニカム触媒10を銅イオンを含む水溶液中に浸漬することにより、ゼオライトをイオン交換してもよい。また、銅イオンによりイオン交換されているゼオライトを含む原料ペーストを用いてもよい。 Note that the zeolite may be ion-exchanged by immersing the honeycomb unit 11 or the honeycomb catalyst 10 in an aqueous solution containing copper ions. Moreover, you may use the raw material paste containing the zeolite ion-exchanged with copper ion.

図2に、本発明の排ガス浄化装置の一例を示す。図2に示す排ガス浄化装置100は、ハニカム触媒10の外周部に保持シール材20を配置した状態で、金属容器(シェル)30にキャニングすることにより作製することができる。また、排ガス浄化装置100には、排ガス(図2中、排ガスをGで示し、排ガスの流れを矢印で示す)が流れる方向に対して、ハニカム触媒10の上流側の配管(不図示)内に、アンモニア又は分解してアンモニアを発生させる化合物を噴射する噴射ノズル等の噴射手段(不図示)が設けられている。これにより、配管を流れる排ガス中にアンモニアが添加されるため、ハニカムユニット11に含まれるゼオライトにより、排ガス中に含まれるNOxが還元される。 FIG. 2 shows an example of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. The exhaust gas purification apparatus 100 shown in FIG. 2 can be manufactured by canning the metal container (shell) 30 in a state where the holding sealing material 20 is disposed on the outer peripheral portion of the honeycomb catalyst 10. Further, in the exhaust gas purifying device 100, in the pipe (not shown) on the upstream side of the honeycomb catalyst 10 with respect to the direction in which the exhaust gas (in FIG. Injecting means (not shown) such as an injection nozzle for injecting ammonia or a compound that decomposes to generate ammonia is provided. As a result, ammonia is added to the exhaust gas flowing through the pipe, so that NOx contained in the exhaust gas is reduced by the zeolite contained in the honeycomb unit 11.

分解してアンモニアを発生させる化合物としては、配管内で加水分解されて、アンモニアを発生させることが可能であれば、特に限定されないが、貯蔵安定性に優れるため、尿素水が望ましい。 The compound that decomposes to generate ammonia is not particularly limited as long as it can be hydrolyzed in the pipe to generate ammonia, but urea water is preferable because of excellent storage stability.

尿素水は、配管内で排ガスにより加熱されて、加水分解し、アンモニアが発生する。 The urea water is heated by the exhaust gas in the pipe and hydrolyzes to generate ammonia.

図3に、本発明のハニカム触媒の別の一例を示す。図3に示すハニカム触媒10´は、複数の貫通孔11aが隔壁11bを隔てて長手方向に並設されているハニカムユニット11´(図4参照)が接着層13を介して複数個接着されている以外は、ハニカム触媒10と同一の構成である。 FIG. 3 shows another example of the honeycomb catalyst of the present invention. A honeycomb catalyst 10 ′ shown in FIG. 3 has a plurality of honeycomb units 11 ′ (see FIG. 4) in which a plurality of through-holes 11 a are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall 11 b interposed therebetween, and are bonded via an adhesive layer 13. Except for this, the configuration is the same as that of the honeycomb catalyst 10.

ハニカムユニット11´の長手方向に垂直な断面の断面積は、10〜200cmであることが望ましい。上記断面積が10cm未満であると、ハニカム触媒10´の圧力損失が増大する。一方、上記断面積が200cmを超えると、ハニカムユニット11´同士を接着することが困難である。 The cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb unit 11 ′ is desirably 10 to 200 cm 2 . When the cross-sectional area is less than 10 cm 2 , the pressure loss of the honeycomb catalyst 10 ′ increases. On the other hand, when the cross-sectional area exceeds 200 cm 2 , it is difficult to bond the honeycomb units 11 ′.

ハニカムユニット11´は、長手方向に垂直な断面の断面積以外は、ハニカムユニット11と同一の構成である。 The honeycomb unit 11 ′ has the same configuration as the honeycomb unit 11 except for the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction.

接着層13の厚さは、0.1〜3.0mmであることが望ましい。接着層13の厚さが0.1mm未満であると、ハニカムユニット11´の接着強度が不十分になる。一方、接着層13の厚さが3.0mmを超えると、ハニカム触媒10´の圧力損失が増大したり、接着層内でのクラックが発生したりする。 The thickness of the adhesive layer 13 is desirably 0.1 to 3.0 mm. When the thickness of the adhesive layer 13 is less than 0.1 mm, the adhesive strength of the honeycomb unit 11 ′ becomes insufficient. On the other hand, when the thickness of the adhesive layer 13 exceeds 3.0 mm, the pressure loss of the honeycomb catalyst 10 ′ increases or cracks occur in the adhesive layer.

次に、図3に示すハニカム触媒10´の製造方法の一例について説明する。
まず、ハニカム触媒10を構成するハニカムユニット11と同様にして、扇柱状のハニカムユニット11´を作製する。次に、ハニカムユニット11´の円弧側を除く外周面に接着層用ペーストを塗布して、ハニカムユニット11´を接着させ、乾燥固化することにより、ハニカムユニット11´の集合体を作製する。
Next, an example of a method for manufacturing the honeycomb catalyst 10 ′ shown in FIG. 3 will be described.
First, in the same manner as the honeycomb unit 11 constituting the honeycomb catalyst 10, a fan-shaped honeycomb unit 11 ′ is manufactured. Next, an adhesive layer paste is applied to the outer peripheral surface excluding the arc side of the honeycomb unit 11 ′, the honeycomb unit 11 ′ is adhered, and dried and solidified to produce an aggregate of the honeycomb units 11 ′.

接着層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as a paste for contact bonding layers, The mixture of an inorganic binder and an inorganic particle, the mixture of an inorganic binder and an inorganic fiber, the mixture of an inorganic binder, an inorganic particle, and an inorganic fiber etc. are mentioned.

接着層用ペーストに含まれる無機バインダは、特に限定されないが、シリカゾル、アルミナゾル等として添加されており、二種以上併用してもよい。中でも、シリカゾルとして添加されていることが望ましい。 The inorganic binder contained in the adhesive layer paste is not particularly limited, but is added as silica sol, alumina sol or the like, and two or more kinds may be used in combination. Among these, it is desirable to add as silica sol.

接着層用ペーストに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、ゼオライト、ユークリプタイト、アルミナ、シリカ等の酸化物粒子、炭化ケイ素等の炭化物粒子、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物粒子等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ハニカムユニットとの熱膨張係数が近いユークリプタイトの粒子が望ましい。 The inorganic particles contained in the adhesive layer paste are not particularly limited, but oxide particles such as zeolite, eucryptite, alumina and silica, carbide particles such as silicon carbide, nitride particles such as silicon nitride and boron nitride, etc. And two or more of them may be used in combination. Among them, eucryptite particles having a thermal expansion coefficient close to that of the honeycomb unit are desirable.

接着層用ペーストに含まれる無機繊維としては、特に限定されないが、シリカアルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナ繊維が望ましい。 Although it does not specifically limit as an inorganic fiber contained in the paste for contact bonding layers, A silica alumina fiber, a mullite fiber, an alumina fiber, a silica fiber etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, alumina fibers are preferable.

また、接着層用ペーストは、有機バインダを含んでいてもよい。 The adhesive layer paste may contain an organic binder.

接着層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Although it does not specifically limit as an organic binder contained in the paste for contact bonding layers, Polyvinyl alcohol, methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose etc. are mentioned, You may use 2 or more types together.

接着層用ペーストは、酸化物系セラミックスの微小中空球体であるバルーン、造孔材等をさらに含んでいてもよい。 The adhesive layer paste may further include balloons, pore formers, and the like, which are fine hollow spheres of oxide ceramics.

接着層用ペーストに含まれるバルーンとしては、特に限定されないが、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、ムライトバルーン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナバルーンが望ましい。 Although it does not specifically limit as a balloon contained in the paste for contact bonding layers, An alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon, a mullite balloon etc. are mentioned, You may use 2 or more types together. Among these, an alumina balloon is preferable.

接着層用ペーストに含まれる造孔材としては、特に限定されないが、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The pore former contained in the adhesive layer paste is not particularly limited, and examples thereof include spherical acrylic particles and graphite, and two or more kinds may be used in combination.

次に、真円度を上げるために必要に応じて、ハニカムユニット11´の集合体に切削加工および研磨を施し、円柱状のハニカムユニット11´の集合体を作製する。 Next, in order to increase the roundness, the aggregate of the honeycomb units 11 ′ is subjected to cutting and polishing as necessary to produce the aggregate of the cylindrical honeycomb units 11 ′.

次に、円柱状のハニカムユニット11´の集合体の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布する。 Next, the outer peripheral coat layer paste is applied to the outer peripheral surface excluding both end surfaces of the aggregate of the cylindrical honeycomb units 11 ′.

外周コート層用ペーストは、接着層用ペーストと同一であってもよいし、異なっていてもよい。 The outer periphery coating layer paste may be the same as or different from the adhesive layer paste.

次に、外周コート層用ペーストが塗布された円柱状のハニカムユニット11´の集合体を乾燥固化することにより、円柱状のハニカム触媒10´を作製する。このとき、接着層用ペースト及び/又は外周コート層用ペーストに有機バインダが含まれている場合は、脱脂することが望ましい。脱脂条件は、有機物の種類及び量によって適宜選択することができるが、500℃で1時間であることが望ましい。 Next, a columnar honeycomb catalyst 10 ′ is manufactured by drying and solidifying the aggregate of columnar honeycomb units 11 ′ to which the outer periphery coating layer paste has been applied. At this time, when the adhesive for the adhesive layer and / or the paste for the outer peripheral coat layer contains an organic binder, it is desirable to degrease. The degreasing conditions can be appropriately selected depending on the kind and amount of the organic substance, but it is desirable that the degreasing conditions be 500 ° C. for 1 hour.

ハニカム触媒10´は、4個のハニカムユニット11´が接着層13を介して接着されることにより構成されているが、ハニカム触媒を構成するハニカムユニットの個数は特に限定されない。例えば、16個の四角柱状のハニカムユニットが接着層を介して接着されることにより円柱状のハニカム触媒が構成されていてもよい。 The honeycomb catalyst 10 ′ is configured by bonding four honeycomb units 11 ′ via the adhesive layer 13, but the number of honeycomb units constituting the honeycomb catalyst is not particularly limited. For example, a columnar honeycomb catalyst may be configured by adhering 16 square columnar honeycomb units via an adhesive layer.

なお、ハニカム触媒10及び10´は、外周コート層12が形成されていなくてもよい。 The honeycomb catalysts 10 and 10 ′ may not have the outer peripheral coat layer 12 formed thereon.

上述のとおり、本発明のハニカム触媒においては、第1のゼオライトであるCHAを主原料としたハニカムユニットにすることによって、NOxの浄化性能を向上させることができる。また、CHAと第2のゼオライトであるSAPOとを混成してハニカムユニットを形成することによって、ハニカムユニット全体としての吸水及び脱水時の応力を緩和させることができる。具体的には、CHA及びSAPOの体積比を75:25〜90:10とすることにより、NOxの浄化性能に優れ、排ガス浄化装置の使用中におけるハニカムユニットの破損(吸水/脱水及び熱応力による破損)を抑制することが可能なハニカム触媒とすることができる。 As described above, in the honeycomb catalyst of the present invention, the NOx purification performance can be improved by using a honeycomb unit that uses CHA, which is the first zeolite, as the main raw material. Further, by mixing CHA and SAPO, which is the second zeolite, to form a honeycomb unit, the water absorption and dehydration stress of the entire honeycomb unit can be relaxed. Specifically, by setting the volume ratio of CHA and SAPO to 75:25 to 90:10, the NOx purification performance is excellent, and the honeycomb unit is damaged during use of the exhaust gas purification device (due to water absorption / dehydration and thermal stress). A honeycomb catalyst capable of suppressing (breakage) can be obtained.

以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。 Examples in which the present invention is disclosed more specifically are shown below. In addition, this invention is not limited only to this Example.

[実施例1]
第1のゼオライトとして平均粒子径が0.1μmのCHAを27質量%、第2のゼオライトとして平均粒子径が3.0μmのSAPOを8質量%、無機バインダとしてベーマイトを7質量%、平均繊維径が6.5μm、平均繊維長が100μmのガラス繊維を7質量%、造孔材として平均粒子径が0.8μmのポリスチレン粒子を7質量%、メチルセルロースを6質量%、成形助剤として脂肪酸石鹸を4質量%及びイオン交換水を34質量%混合混練して、原料ペースト1を作製した。なお、第1のゼオライトとしては、比重2.02、組成比Si/Al:32、比表面積600m/g、銅イオンでイオン交換されているCHAを用い、第2のゼオライトとしては、比重2.53、組成比Si/(Si+Al+P):0.17、比表面積223m/g、銅イオンでイオン交換されているSAPOを用いた。
実施例1において、第1のゼオライト及び第2のゼオライトの体積比(CHA:SAPO)は、80:20である。
[Example 1]
27% by mass of CHA having an average particle size of 0.1 μm as the first zeolite, 8% by mass of SAPO having an average particle size of 3.0 μm as the second zeolite, 7% by mass of boehmite as the inorganic binder, average fiber diameter Is 7% by mass of glass fiber having an average fiber length of 100 μm, 7% by mass of polystyrene particles having an average particle diameter of 0.8 μm as a pore former, 6% by mass of methylcellulose, and fatty acid soap as a molding aid. 4% by mass and 34% by mass of ion-exchanged water were mixed and kneaded to prepare a raw material paste 1. As the first zeolite, a specific gravity of 2.02, a composition ratio of Si / Al: 32, a specific surface area of 600 m 2 / g, CHA ion-exchanged with copper ions is used, and a specific gravity of 2 is used as the second zeolite. 0.53, composition ratio Si / (Si + Al + P): 0.17, specific surface area 223 m 2 / g, SAPO ion-exchanged with copper ions was used.
In Example 1, the volume ratio (CHA: SAPO) of the first zeolite and the second zeolite is 80:20.

次に、押出成形機を用いて、原料ペースト1を押出成形して、正四角柱状のハニカム成形体を作製した。そして、減圧マイクロ波乾燥機を用いて、ハニカム成形体を出力4.5kW、減圧6.7kPaで7分間乾燥させた後、700℃で2時間脱脂焼成して、ハニカム焼成体(ハニカムユニット11´)を作製した。ハニカムユニット11´は、一辺が38mm、長さが150mmの正四角柱状であり、貫通孔11aの密度が124個/cm、隔壁11bの厚さが0.20mmであった。
また、ハニカムユニット11´は、ハニカムユニット11´の見掛けの体積当たり、第1のゼオライト及び第2のゼオライトを254g/L含有しており、銅イオンを9.4g/L含有している。
Next, the raw material paste 1 was extrusion-molded using an extruder to produce a regular quadrangular prism-shaped honeycomb formed body. Then, using a vacuum microwave dryer, the honeycomb formed body was dried at an output of 4.5 kW and a reduced pressure of 6.7 kPa for 7 minutes, and then degreased and fired at 700 ° C. for 2 hours to obtain a honeycomb fired body (honeycomb unit 11 ′ ) Was produced. The honeycomb unit 11 ′ was a regular quadrangular prism shape with a side of 38 mm and a length of 150 mm, the density of the through holes 11 a was 124 / cm 2 , and the thickness of the partition walls 11 b was 0.20 mm.
Further, the honeycomb unit 11 ′ contains 254 g / L of the first zeolite and the second zeolite and 9.4 g / L of copper ions per apparent volume of the honeycomb unit 11 ′.

[比較例1]
第1のゼオライト及び第2のゼオライトの体積比(CHA:SAPO)を70:30に変更した以外は、実施例1と同様にして、ハニカムユニット11´を作製した。
[Comparative Example 1]
A honeycomb unit 11 ′ was produced in the same manner as in Example 1 except that the volume ratio (CHA: SAPO) of the first zeolite and the second zeolite was changed to 70:30.

[比較例2]
第1のゼオライト及び第2のゼオライトの体積比(CHA:SAPO)を100:0に変更した以外は、実施例1と同様にして、ハニカムユニット11´を作製した。つまり、比較例2では、第2のゼオライト(SAPO)を用いなかった。
[Comparative Example 2]
A honeycomb unit 11 ′ was produced in the same manner as in Example 1 except that the volume ratio (CHA: SAPO) of the first zeolite and the second zeolite was changed to 100: 0. That is, in Comparative Example 2, the second zeolite (SAPO) was not used.

[NOxの浄化率の測定]
実施例1、比較例1及び比較例2で作製したハニカムユニットから、ダイヤモンドカッターを用いて、直径:1インチ、長さ:3インチの円柱状試験片を切り出した。これらの試験片に、200℃又は525℃の模擬ガスを空間速度(SV)40000/hr(200℃)、100000/hr(525℃)で流しながら、触媒評価装置(堀場製作所社製、SIGU−2000/MEXA−6000FT)を用いて、試料から流出するNOxの流出量を測定し、式
(NOxの流入量−NOxの流出量)/(NOxの流入量)×100
で表されるNOxの浄化率[%]を算出した。算出結果を表1に示す。なお、模擬ガスの構成成分は、一酸化窒素260ppm、二酸化窒素90ppm、アンモニア350ppm(200℃)、一酸化窒素315ppm、二酸化窒素35ppm、アンモニア385ppm(525℃)、酸素10%、二酸化炭素5%、水5%、窒素(balance)である。
[Measurement of NOx purification rate]
A cylindrical test piece having a diameter of 1 inch and a length of 3 inches was cut out from the honeycomb unit manufactured in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 using a diamond cutter. While passing a simulated gas at 200 ° C. or 525 ° C. at a space velocity (SV) of 40000 / hr (200 ° C.) and 100000 / hr (525 ° C.) through these test pieces, a catalyst evaluation apparatus (SIGU- manufactured by Horiba, Ltd.) was used. 2000 / MEXA-6000FT) is used to measure the outflow amount of NOx flowing out from the sample, and the formula (NOx inflow amount−NOx outflow amount) / (NOx inflow amount) × 100
The NOx purification rate [%] expressed by The calculation results are shown in Table 1. The components of the simulated gas are 260 ppm nitrogen monoxide, 90 ppm nitrogen dioxide, 350 ppm ammonia (200 ° C.), 315 ppm nitrogen monoxide, 35 ppm nitrogen dioxide, 385 ppm ammonia (525 ° C.), 10% oxygen, 5% carbon dioxide, Water 5%, nitrogen balance.

表1より、いずれのハニカムユニットにおいても、200℃でのNOxの浄化率が95%程度と高い値であり、525℃でのNOxの浄化率が80%程度と高い値であることが分かる。 From Table 1, it can be seen that in any of the honeycomb units, the NOx purification rate at 200 ° C. is as high as about 95%, and the NOx purification rate at 525 ° C. is as high as about 80%.

[熱膨張係数の測定]
実施例1、比較例1及び比較例2で作製したハニカムユニットから、ダイヤモンドカッターを用いて、一辺が5mm、高さが25mmの正四角柱状の測定サンプルを切り出した。その後、200℃で2時間乾燥させて重量を測定し、水蒸気雰囲気で測定サンプルの吸水率が10%になるまで放置した。
これらの測定サンプルに対して、50℃から、昇温速度10℃/分にて700℃まで昇温して、その後50℃まで10℃/分で降温し、その昇温・降温過程における10℃ごとのハニカムユニットの径方向の熱膨張係数(CTE)を熱膨張計(BRUKER社製、NETZSCH DIL402C)を用いて測定した。なお、測定は、He流量100ml/分の雰囲気下で行った。測定結果のグラフを図5に示す。
[Measurement of thermal expansion coefficient]
From the honeycomb units manufactured in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, a square prism-shaped measurement sample having a side of 5 mm and a height of 25 mm was cut out using a diamond cutter. Thereafter, the sample was dried at 200 ° C. for 2 hours, the weight was measured, and the sample was allowed to stand in a water vapor atmosphere until the water absorption rate of the measurement sample reached 10%.
With respect to these measurement samples, the temperature was increased from 50 ° C. to 700 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min, and then decreased to 50 ° C. at 10 ° C./min. The thermal expansion coefficient (CTE) in the radial direction of each honeycomb unit was measured using a thermal dilatometer (manufactured by BRUKER, NETZSCH DIL402C). The measurement was performed in an atmosphere with a He flow rate of 100 ml / min. A graph of the measurement results is shown in FIG.

図5より、CHA及びSAPOの合計量に対するSAPOの割合が20体積%である実施例1では、全温度域において熱膨張係数の変化率が小さいことが分かる。一方、CHA及びSAPOの合計量に対するSAPOの割合が30体積%である比較例1及びSAPOが含有されていない比較例2では、80〜100℃付近における熱膨張係数の変化率が大きいことが分かる。したがって、CHA及びSAPOの体積比を適切な範囲とすることにより、吸脱水によるハニカムユニットの破損を抑制することができると考えられる。 FIG. 5 shows that in Example 1 where the ratio of SAPO to the total amount of CHA and SAPO is 20% by volume, the rate of change of the thermal expansion coefficient is small in the entire temperature range. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the ratio of SAPO to the total amount of CHA and SAPO is 30% by volume and Comparative Example 2 in which no SAPO is contained, the rate of change of the thermal expansion coefficient in the vicinity of 80 to 100 ° C. is large. . Therefore, it is considered that the breakage of the honeycomb unit due to absorption and dehydration can be suppressed by setting the volume ratio of CHA and SAPO to an appropriate range.

[熱サイクル試験]
実施例1、比較例1及び比較例2で作製したハニカム触媒を700℃まで加熱し、その後、200℃まで冷却する工程を1サイクルとして、このサイクルを5回繰り返す熱サイクル試験を行った。
[Thermal cycle test]
The honeycomb catalyst produced in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was heated to 700 ° C., and then cooled to 200 ° C., and one cycle was performed, and a thermal cycle test was repeated 5 times.

熱サイクル試験の結果、CHA及びSAPOの合計量に対するSAPOの割合が20体積%である実施例1及びSAPOの割合が30体積%である比較例1では、ハニカムユニットが破損しなかったのに対し、SAPOが含有されていない比較例2では、ハニカムユニットが破損した。したがって、CHAとSAPOとを混成してハニカムユニットを形成することによって、熱応力によるハニカムユニットの破損を抑制することができると考えられる。 As a result of the thermal cycle test, in Example 1 in which the proportion of SAPO to the total amount of CHA and SAPO was 20% by volume and in Comparative Example 1 in which the proportion of SAPO was 30% by volume, the honeycomb unit was not damaged. In Comparative Example 2 containing no SAPO, the honeycomb unit was damaged. Therefore, it is considered that the honeycomb unit can be prevented from being damaged by thermal stress by forming a honeycomb unit by mixing CHA and SAPO.

以上より、本発明のハニカム触媒は、NOxの浄化性能に優れ、排ガス浄化装置の使用中におけるハニカムユニットの破損(吸水/脱水及び熱応力による破損)を抑制することが可能であると考えられる。 From the above, it is considered that the honeycomb catalyst of the present invention is excellent in NOx purification performance and can suppress damage to the honeycomb unit (damage due to water absorption / dehydration and thermal stress) during use of the exhaust gas purification apparatus.

本発明のハニカム触媒は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを備えており、ハニカムユニットが第1のゼオライトと第2のゼオライトと無機バインダとを含み、第1のゼオライトが、CHA構造を有するアルミノケイ酸塩で、その組成比Si/Alが15〜50であり、第2のゼオライトが、シリコアルミノリン酸塩で、その組成比Si/(Si+Al+P)が0.1〜0.25であり、第1のゼオライト及び第2のゼオライトの体積比(第1のゼオライト:第2のゼオライト)が、75:25〜90:10であることを必須の構成要件としている。本発明の排ガス浄化装置は、本発明のハニカム触媒を備えることを必須の構成要件としている。
係る必須の構成要件に、本発明の詳細な説明で詳述した種々の構成(例えば、第1のゼオライトの構成、第2のゼオライトの構成、無機バインダの構成、ハニカムユニットの構成、ハニカム触媒の製造条件、排ガス浄化装置の構成等)を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
The honeycomb catalyst of the present invention includes a honeycomb unit in which a plurality of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween, the honeycomb unit includes a first zeolite, a second zeolite, and an inorganic binder, The zeolite 1 is an aluminosilicate having a CHA structure, the composition ratio Si / Al is 15 to 50, the second zeolite is a silicoaluminophosphate, and the composition ratio Si / (Si + Al + P) is 0. 1 to 0.25, and the volume ratio of the first zeolite to the second zeolite (first zeolite: second zeolite) is 75:25 to 90:10 as an essential constituent requirement Yes. The exhaust gas purification apparatus of the present invention is provided with the honeycomb catalyst of the present invention as an essential constituent requirement.
The essential constitutional requirements include various constitutions detailed in the detailed description of the present invention (for example, the constitution of the first zeolite, the constitution of the second zeolite, the constitution of the inorganic binder, the constitution of the honeycomb unit, the constitution of the honeycomb catalyst, Desired effects can be obtained by appropriately combining the manufacturing conditions, the configuration of the exhaust gas purification device, and the like.

10、10´ ハニカム触媒
11、11´ ハニカムユニット
11a 貫通孔
11b 隔壁
12 外周コート層
13 接着層
20 保持シール材
30 金属容器
100 排ガス浄化装置
G 排ガス
10, 10 'Honeycomb catalyst 11, 11' Honeycomb unit 11a Through-hole 11b Partition 12 Outer peripheral coat layer 13 Adhesive layer 20 Holding sealing material 30 Metal container 100 Exhaust gas purification device G Exhaust gas

Claims (8)

複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカムユニットを備えたハニカム触媒であって、
前記ハニカムユニットは、第1のゼオライトと第2のゼオライトと無機バインダとを含み、
前記第1のゼオライトは、CHA構造を有するアルミノケイ酸塩で、その組成比Si/Alが15〜50であり、
前記第2のゼオライトは、シリコアルミノリン酸塩で、その組成比Si/(Si+Al+P)が0.1〜0.25であり、
前記第1のゼオライト及び前記第2のゼオライトの体積比(第1のゼオライト:第2のゼオライト)が、75:25〜90:10であることを特徴とするハニカム触媒。
A honeycomb catalyst including a honeycomb unit in which a plurality of through holes are arranged in parallel in a longitudinal direction with a partition wall therebetween,
The honeycomb unit includes a first zeolite, a second zeolite, and an inorganic binder,
The first zeolite is an aluminosilicate having a CHA structure, and the composition ratio Si / Al is 15 to 50,
The second zeolite is silicoaluminophosphate, the composition ratio Si / (Si + Al + P) is 0.1-0.25,
A honeycomb catalyst, wherein a volume ratio of the first zeolite and the second zeolite (first zeolite: second zeolite) is 75:25 to 90:10.
前記第1のゼオライトの平均粒子径は、0.1〜2.0μmである請求項1に記載のハニカム触媒。 The honeycomb catalyst according to claim 1, wherein an average particle size of the first zeolite is 0.1 to 2.0 µm. 前記第2のゼオライトの平均粒子径は、前記第1のゼオライトの平均粒子径の1/5〜50倍である請求項1又は2に記載のハニカム触媒。 The honeycomb catalyst according to claim 1 or 2, wherein the average particle diameter of the second zeolite is 1/5 to 50 times the average particle diameter of the first zeolite. 前記第1のゼオライト及び/又は前記第2のゼオライトは、銅イオンでイオン交換されている請求項1〜3のいずれかに記載のハニカム触媒。 The honeycomb catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the first zeolite and / or the second zeolite are ion-exchanged with copper ions. 前記ハニカムユニットは、前記銅イオンを前記ハニカムユニットの見掛けの体積当たり5.5〜7.5g/L含有する請求項4に記載のハニカム触媒。 The honeycomb catalyst according to claim 4, wherein the honeycomb unit contains 5.5 to 7.5 g / L of the copper ions per apparent volume of the honeycomb unit. 前記ハニカムユニットは、前記第1のゼオライトを前記ハニカムユニットの見掛けの体積当たり150〜250g/L含有する請求項1〜5のいずれかに記載のハニカム触媒。 The honeycomb catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein the honeycomb unit contains the first zeolite in an amount of 150 to 250 g / L per apparent volume of the honeycomb unit. 前記ハニカムユニットは、無機繊維、鱗片状物質、テトラポット状物質及び三次元針状物質からなる群より選択される一種以上をさらに含む請求項1〜6のいずれかに記載のハニカム触媒。 The honeycomb catalyst according to any one of claims 1 to 6, wherein the honeycomb unit further includes one or more selected from the group consisting of inorganic fibers, scale-like substances, tetrapot-like substances, and three-dimensional needle-like substances. 請求項1〜7のいずれかに記載のハニカム触媒を備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
An exhaust gas purification apparatus comprising the honeycomb catalyst according to any one of claims 1 to 7.
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